鑫材泰克帶你認識碳纖維復合材料（一）

碳纖維，指碳的重量占90%以上的纖維狀碳材料。碳纖維與樹脂、金屬、陶瓷等基體復合，制成的材料，就是碳纖維復合材料（CFRP）。

碳纖維布的編織紋理

碳纖維復合材料中最重要的碳纖維增強環氧樹脂復合材料，其比強度、比模量綜合指標，在現有結構材料中是最高的。其比模量比鋼和鋁合金高5倍，比強度要高3倍。而碳纖維的比重，一般在1.6左右，是鋁的二分之一，鋼的五分之一。碳在各種溶劑中不溶解，在隔絕空氣的惰性環境中（常壓下），在高溫時也不會熔融，而且是在2000攝氏度以上唯一強度不下降的已知材料。只有在10Mpa壓力和3000K以上高溫條件下，才不經液相直接升華。在密度、剛度、重量、疲勞特性等有嚴格要求的領域，在要求高溫、化學穩定性高的場合，CFRP都具有很高的優勢。

東西是好東西?？稍诂F代化學工業誕生之前，人們卻一直以為，碳產品的脆性非常大，碳纖維也很難做出來。就是好不容易做出來了，力學性能又極差。因此并沒有認識到這是個寶貝。碳纖維的利用，可以追溯到1880年，那個以發明燈泡而著名的愛迪生，申請專利，提出利用碳纖維作為電燈的燈絲，后來因為鎢絲的替代而不了了之。此后關于碳纖維及其復合材料的研發，在很長時間處于停滯狀態。直至二戰之后，美國和日本為主的研發工作陸續獲得突破，才終于迎來了碳纖維的春天。

1950年，美國Wright-Patterson空軍基地開始研究用人造絲制造碳纖維，并得到了力學性能優良的碳纖維。1967年，美國Uninon Carbide公司已經能夠供應彈性模量為2.8-3.5×106公斤/厘米2的石墨紗。1969年，日本東麗公司研制成功特殊的聚丙烯腈共聚PAN纖維，并結合Uninon Carbide公司的碳化技術，生產出了比強度和比模量都很高的碳纖維。此后至今，東麗公司一直是首屈一指的高性能碳纖維供應商，產量居世界首位。其與日本東邦和三菱人造絲三家日本公司，生產世界70%以上的軍用碳纖維，代表著當今高性能碳纖維的最高水平。而以Akzo和Zoltek為代表的美國公司，則把持著低端碳纖維市場的主要份額。

東麗公司的碳纖維產品

大家經常聽說的T300，T800這些碳纖維究竟是什么意思。其實，就是以日本東麗公司TORYA的首字母命名的碳纖維原絲的品級。

東麗公司碳纖維品級性能表

在理論上，碳纖維的抗拉強度可能達到180Gpa，實驗室碳纖維最高抗拉強度已達到9.03Gpa，未來有可能做到20Gpa。